一种高固色率纳米液体分散染料及其制备方法和应用与流程

本发明属于分散染料及其制备和应用领域，具体涉及一种高固色率纳米液体分散染料及其制备方法和在印花中的应用，尤其涉及该高固色率纳米液体分散染料在涤纶免洗印花中的应用。

背景技术：

涤纶是世界产量最大、应用最广泛的合成纤维品种，目前涤纶占世界合成纤维产量的60％以上。涤纶染色用分散染料是染料行业里最重要的一类。常规分散染料在涤纶染色或印花过程中需要繁琐冗长的后道水洗和还原清洗工序，才能使面料获得较好的服用色牢度。但是，后道清洗工序中会产生大量印染废水，这些废水中含有大量保险粉、烧碱以及未完全上色的染料；废水不仅处理困难，而且极易对环境造成污染。因此，提高染料的固色率，减少保险粉、液碱等助剂的使用量是降低印染污水排放的最直接途径。

分散染料在印染工业中，过去习惯于应用粉状染料。这在实际调浆或配制染液时，不但有碍劳动保护，而且时常在配料用具或容器上，以及在配制染液时产生泡沫悬浮染料粒子，进而造成印染时的印染疵品。此外，染料在容器底部容易粘结成块，润湿及再分散性能较差，也易于造成产品疵点，影响产品质量。而在液态纳米分散染料加工配方中，由于分散剂用量大大降低(一般相当于粉状或颗粒状用量的五分之一或者更少)，这样就为增加染料含量，提高液态分散染料利用率成为可能。液态纳米分散染料在应用中还可以出现许多好处，例如，在印花中由于染料中含有较少电解质，可降低合成增稠剂的用量，这样有利于后道的皂洗脱糊和面料手感改善。由于液态分散染料被采用，经浸轧以后的面料，再经中间千燥，泳移现象可以大大减轻。此外，一些非水溶性染料，特别是分散染料，染涤纶或其它合成纤维时，其染料颗粒细度是一个重要因素。通常粉状染料在经过加工干燥后，其中的已研磨分散的细微粒子，往往会发生二次凝聚，分散性能下降，因此一般粉状商品细度较液态商品要粗。再有，粉状和液态商品染料，折合成相等染料用量，采用热熔法染涤纶，其结果是液态商品要比粉状商品获得较高的上色率，最大差别可达30％以上。由此可以看出，为适应近代连续印染工艺，液态分散染料比粉状分散染料优越。

早期的液态分散染料存储稳定性差，容易沉淀，导致上下分层，使下层染料浓度高，易聚集成大颗粒，影响染色性能。液态分散染料的这个缺点是致命的，它严重影响了其推广和使用，因此液态分散染料的生产与应用并未得到普及。近年来，随着各类新型、高效分散剂的出现，研磨加工手段的不断更新以及粉状染料的上述弊端，液态分散染料又成为开发的重点，代表着现代染料工业的发展方向。目前，国内外有关液态分散染料的研究报道相对很少。一些老品种染料，由于采用了液态剂型，提高了性能，扩大了应用范围，例如液态冰染染料，较过去使用粉状更为方便，提高了摩擦牢度，同时也可适用于筒子纱、喷射及泡沫等染色新工艺。硫化液态分散染料，在国外已成为硫化染料的主要剂型，在欧美等国家，主要用于染中、深色。特别是蓝、黑色，不仅适用于染缸间歇染色和循环卷染，同时也适用于近代染色新工艺，半连续浸轧卷染和连续轧蒸染色。而且其价格低廉，和其它染料、剂型相比，更胜一筹。在已有的研究中，klaus等将无机氧化物、硅酸盐或者两者的混合粉末与染料滤饼、分散剂等一起砂磨，得到80％染料颗粒平均粒径小于1μm的液态分散染料，在室温和50℃下分别放置数月，也未出现分层现象，显示了良好的存储稳定性。clariant公司的前身瑞士sandoz早就有液态分散染料在售，且有的品种强度已能够达到300％。其他的外国公司也有液态分散染料的品种，但是总的品种数相对还是很少，价格也相对较贵，不能满足大多数印染企业的需求，所以对液态分散染料的研究很有必要进一步深入。我国染料工业长期偏重经典生产工艺的开发，而对染料商品化、剂型以及染料助剂的开发不够重视，投入的研发经费远远低于原染料的开发。这使得我国染料产品在高附加值上的竞争力明显落后于国外公司。

液态分散染料生产还改善了操作条件和卫生环境，解决了在染料加工后处理中的粉尘飞扬问题。液态分散染料生产过程，减化了工序，节省了投资。据估计年产150～300吨规模的染料干燥车间，大概需要投资25～50万元。更为重要的是节约了能源，如按年产2万吨液态分散染料，则约可节约近4万吨标准煤，折合人民币也需数百万元。液态分散染料加工普遍比粉状染料加工更加节省助剂用量。仅从减少助剂用量上，即可节约费用约5-10％。若按年产分散染料1万吨，以提高10％计算，则可节约1000吨染料，相当于数千万人民币。从包装成本上看，液态分散染料和粉状染料相比，非但没有增加包装，反而节约了包装，染料浓度愈高，节约包装愈多。当然液态分散染料的效益，远不止如上所述，随着液态分散染料品种增多，应用范围扩大，必将显示出更多效益，突破生态清洁印染行业的“卡脖子”关键技术问题。

因此，需要开发一种固色率高、存储稳定性好且有利于降低印染废水排放量的纳米液体分散染料。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种高固色率纳米液体分散染料及其制备方法和在印花中的应用，以提升液体分散染料在印花时的固色率，降低面料表面浮色的产生，达到免洗印花的效果，同时也可赋予印花后的面料较佳的服用牢度，并可保证面料柔软的手感，又可降低印染废水的排放量。

为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：

一种高固色率纳米液体分散染料的制备方法，包括以下步骤：

(1)将0.1-3％研磨助剂与一定量的去离子水混合，使研磨助剂充分溶胀，加入10-40％分散染料、5-10％丙二醇、0.1-10％基础分散剂和0.1-5％润湿剂进行预研磨，再加入余量的去离子水；

(2)向步骤(1)研磨后的体系中加入1-2％超支化分散剂继续研磨，使用滤网抽滤，向滤液中加入抗絮凝剂和防腐剂，经高速剪切乳化得到高固色率纳米液体分散染料；

其中，步骤(1)和(2)的百分数均为质量百分数，且是以去离子水和分散染料的总质量为基准。

优选的，所述步骤(1)中的研磨助剂为二氧化硅、氧化铝、膨润土中的至少一种。

优选的，步骤(1)中的分散染料为分散黄114、分散橙288、分散红153、分散红167、分散红343、分散蓝79、分散蓝60、分散蓝183:1中的至少一种。

优选的，所述基础分散剂为木质素磺酸盐、烷基萘磺酸盐甲醛缩合物、烷基萘磺酸盐、纤维素磺酸钠中的至少一种。

优选的，所述润湿剂为烷基酚聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚、脂肪酸多元醇酯聚氧乙烯醚中的至少一种。

优选的，所述超支化分散剂为聚氨酯型超支化分散剂、聚酯型超支化分散剂中的一种，该超支化分散剂的分子结构如分子结构式(ⅰ)或分子结构式(ⅱ)所示，

分子结构式(ⅰ)和分子结构式(ⅱ)中的r为-so3na、-ch3、-ona中的一种。

进一步地，步骤(2)中，加入的抗絮凝剂为聚丙烯酸钠；防腐剂为5-氯-2甲基-4异噻唑啉-3酮、1,2-苯并异噻唑-3-酮、甲基异噻唑啉酮、2-溴-2-硝基-1,3-丙二醇、聚六亚甲基胍中的至少一种；且以去离子水和分散染料的总质量为基准，抗絮凝剂的加入量为1-8％，防腐剂的加入量为0.1-1.0％。

进一步地，步骤(1)中研磨的工艺参数为：转速为1000-2000rpm，球料比为2:1，研磨时间为2-3h。

更进一步地，步骤(2)中继续研磨的工艺参数为：转速为1500-3000r/min，球料比为2:1，研磨时间为1-2h。

本发明还提供了一种利用上述制备方法制得的高固色率纳米液体分散染料。

本发明进一步提供了一种利用上述制备方法制得的高固色率纳米液体分散染料在印花中的应用，具体的，印花工艺为：将高固色率纳米液体分散染料0.5-2.5％、增稠剂2-4％和余量的水制成印花色浆，利用该印花色浆对面料印花后，将面料于110-140℃下烘干1-2min，再于170-180℃下高温汽蒸8-10min或195-210℃下热熔固色45-90；印花色浆中各组分的百分数为质量百分数，是以高固色率纳米液体分散染料、增稠剂和水的总质量为基准。

本发明与现有技术相比具有下列优点和效果：

(1)本发明的方法制备的液体分散染料，分散体系较稳定，在常温下可以稳定存储6个月仍保持其性能不变；且该液体分散染料在用于制备印花色浆时，可以较均匀且稳定的分散于水中。

(2)本发明的方法制备的液体分散染料，使用超支化高分子聚合物作为分散剂，在高温蒸化固色时，具有多活性官能团的超支化高分子聚合物会对未完全进入面料纤维的染料进行包覆，形成微胶囊，附着在面料表面形成薄膜，从而提高固色率至95％以上，降低面料表面浮色的产生，提高面料色牢度；

(3)利用该液体分散染料对面料进行印花，不仅能保证面料柔软的手感和提高面料的色牢度，而且可以大大减少增稠剂的使用，使印花后的面料不再需要进行还原清洗，可以大大降低含污染物质的废水排放量，减轻企业污水处理负担，对环境保护具有重大意义。

具体实施方式

下面将结合具体实施例对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

s11：高固色率纳米液体分散染料的制备

将3％研磨助剂膨润土加入到去离子水中，均匀混合，使其充分溶胀。然后加入30％分散红167染料滤饼，6％木质素磺酸盐、5％烷基酚聚氧乙烯醚，在转速为1500rpm，研磨球采用直径为1.4mm的锆珠，且球料比为2:1的球磨机中研磨3h后，再加入余量的去离子水，形成预研磨染料体系，向该体系中加入2％聚氨酯型超支化分散剂(化学结构式(ⅰa)所示)，在转速为2000rpm的球磨机中继续研磨2h，再经过1μm级滤网抽滤，得滤液，滤液中再加入4％聚丙烯酸钠和0.5％甲基异噻唑啉酮，高速剪切乳化后得到高固色率纳米液体分散染料。其中，所有组分的百分数为质量百分数，是以分散染料和全部去离子水的总质量为基准。

s12：免水洗印花工艺

取2％高固色率纳米液体分散染料、3.0％增稠剂pa和余量的水混合搅拌均匀，制成印花色浆；其中，印花色浆中的各组分百分数为质量百分数，是以印花色浆体系总质量为基准；利用该印花色浆采用如下工艺对涤纶面料进行印花：印花→烘干(110℃，2min)→高温气蒸(175℃，8min)。

实施例2

s21：高固色率纳米液体分散染料的制备

将3％研磨助剂膨润土加入到去离子水中，均匀混合，使其充分溶胀。然后加入25％分散蓝183:1染料滤饼，4％木质素磺酸盐、5％烷基酚聚氧乙烯醚，在转速为1500rpm，研磨球采用直径为1.4mm的锆珠，且球料比为2:1的的球磨机中研磨3h后，再加入余量的去离子水，形成预研磨染料体系，向该体系中加入2％聚氨酯型超支化分散剂(化学结构式(ⅰb)所示)，在转速为2000rpm的球磨机中继续研磨2h，再经过1μm级滤网抽滤，得滤液，滤液中再加入6％聚丙烯酸钠和0.5％甲基异噻唑啉酮，高速剪切乳化后得到高固色率纳米液体分散染料。其中，所有组分的百分数为质量百分数，是以分散染料和全部去离子水的总质量为基准。

s22：免水洗印花工艺

取2.5％高固色率纳米液体分散染料、3.0％增稠剂pa和余量的水混合搅拌均匀，制成印花色浆；其中，印花色浆中的各组分百分数为质量百分数，是以印花色浆体系总质量为基准；利用该印花色浆采用如下工艺对涤纶面料进行印花：印花→烘干(120℃，1.5min)→高温气蒸(175℃，10min)。

实施例3

s31：高固色率纳米液体分散染料的制备

将3％研磨助剂膨润土加入到去离子水中，均匀混合，使其充分溶胀。然后加入20％分散黄114染料滤饼，4％木质素磺酸盐、5％烷基酚聚氧乙烯醚，在转速为1500rpm，研磨球采用直径为1.4mm的锆珠，且球料比为2:1的的球磨机中研磨3h后，再加入余量的去离子水，形成预研磨染料体系，向该体系中加入1.5％聚氨酯型超支化分散剂(化学结构式(ⅱa)所示)，在转速为2000rpm的球磨机中继续研磨2h，再经过1μm级滤网抽滤，得滤液，滤液中再加入3％聚丙烯酸钠和0.6％1,2-苯并异噻唑-3-酮，高速剪切乳化后得到高固色率纳米液体分散染料。其中，所有组分的百分数为质量百分数，是以分散染料和全部去离子水的总质量为基准。

s32：免水洗印花工艺

取2.5％高固色率纳米液体分散染料、3.0％增稠剂pa和余量的水混合搅拌均匀，制成印花色浆；其中，印花色浆中的各组分百分数为质量百分数，是以印花色浆体系总质量为基准；利用该印花色浆采用如下工艺对涤纶面料进行印花：印花→烘干(140℃，1min)→高温气蒸(175℃，10min)。

对实施例1～3印花后的面料进行色牢度性能测试。其中的面料干、湿摩擦色牢度按gb/t3920-2008中规定的方法进行测定，水洗色牢度按iso105c10c(3)中规定的方法进行测定；日晒色牢度按iso105-b0240h中规定的方法进行测定；耐汗渍色牢度根据gb/t3922-2013中规定的方法进行测定。测试结果如表1所示。

表1色牢度性能测试结果

由表1可知，利用本发明的纳米液体分散染料进行印花得到的面料，其耐水性色牢度、耐摩擦色牢度、耐日晒色牢度和耐汗渍色牢度均达到4级以上，说明该纳米液体分散染料的固色率高，可以满足印染应用高要求。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的修改或等效变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

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